自动安平水准仪的原理及精度分析毕业论文设计

1、辽宁林业职业技术学院林学系辽宁林业职业技术学院 毕业设计自动安平水准仪的原理及精度分析毕业设计论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计论文，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过奉献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计论文的规定，即：按照学校要求提交毕业

2、设计论文的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览效劳；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的局部或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要奉献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承当。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有

3、关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或局部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写设计过程1、学生在论文设计过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术

4、线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文设计期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文设计质量1、论文设计的整体结构是否符合撰写标准？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文设计任务包括装订及附件？ 优 良 中 及格 不及格三、论文设计水平1、论文设计的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文设计说明书所表达的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格在所选等级前的内画“指导教师： 签名 单位： 盖章年 月 日评阅教师评阅书评

5、阅教师评价：一、论文设计质量1、论文设计的整体结构是否符合撰写标准？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文设计任务包括装订及附件？ 优 良 中 及格 不及格二、论文设计水平1、论文设计的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文设计说明书所表达的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格在所选等级前的内画“评阅教师： 签名 单位： 盖章年 月 日教研室或辩论小组及教学系意见教研室或辩论小组评价：一、辩论过程1、毕业论文设计的根本要点和见解的表达情况 优 良 中 及

6、格 不及格2、对辩论问题的反响、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生辩论过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文设计质量1、论文设计的整体结构是否符合撰写标准？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文设计任务包括装订及附件？ 优 良 中 及格 不及格三、论文设计水平1、论文设计的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文设计说明书所表达的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格在所选等级前的内画“教研室主任或辩论小组组长： 签名年 月 日教学

7、系意见：系主任： 签名年 月 日自动安平水准仪的原理及精度分析摘要本文主要研究自动安平水准仪的原理及精度分析，原理从自动安平水准仪与精密水准仪的结构差异、自动安平水准仪的操作步骤，安置、粗平、瞄准、精平、读数和误差的检查与校正，自动安平水准的望远镜分划板横丝垂直于竖轴的检查校正、i角误差的检校、水准仪上圆水准器的检校、符合管状水泡水准轴垂直于竖轴和园水准泡轴平行于竖轴的检查校正说明。自动安平水准仪的精度分析从误差来源，仪器误差、外界因素的影响而产生的误差、观测误差来详细的进行分析及在作业中如何减少误差提高测量精度。关键词：自动安平水准仪的原理，精度分析，误差来源 目录 TOC o 1-3 h

8、z u 1前言1研究的背景及意义12自动安平水准仪的原理22.1自定安平水准仪的定义22.2自定安平水准仪的原理22.3自动安平水准仪的结构及与精密水准仪结构的差异22.3.1自动安平水准仪的结构22.3.2精密水准仪的结构特点32.4自动安平水准仪的操作步骤32.4.1. 安置32.4.2粗平32.4.3瞄准32.4.4精平32.5自动安平水准仪的检查校正方法42.5.1外观检查42.5.2望远镜分划板横丝垂直于竖轴的检查校正42.5.3 i角误差的检校42.5.4水准仪上圆水准器的检校52.5.5符合管状水泡水准轴垂直于竖轴和园水准泡轴平行于竖轴的检查校正53自动安平水准仪的精度分析53.

9、1精度53.2误差类别63.3误差的来源及如何消弱误差提高精度63.3.1仪器误差63.3.2外界因素的影响而产生的误差73.3.3观测误差93.4主要误差来源及作业措施归纳93.5提高精度的作业要求10结论10参考文献11致谢121前言工程测量学的研究领域既有相对的固定性，又是不断开展变化的。工程测量学的主要任务是为各种工程建设提供测绘保障，满足工程所提出的要求。精密工程测量代表着工程测量学的开展方向。随着科学技术的开展，我国自动安平水准仪行业保持了多年高速增长，自动安平水准仪作为高程测量仪器,以其操作使用简便、准确度和工作效率高、能满足我国三、四等水准测量及等外测量要求等优点,在大地测量、

10、建筑安装、公路交通、石油地质勘探等领域,得到越来越广泛的应用。研究的背景及意义水准仪长距离水准测量工作的连续性很强，待定点的高程是通过各转点的高程传递而获得的。假设在一个测站的观测中存在错误，那么整个水准路线测量成果受到影响，所以水准测量的精度非常重要。随着我国国民经济的高速开展，我国自动安平水准仪以其操作使用简便、准确度和工作效率高、能满足我国三、四等水准测量及等外测量要求等优点保持了多年高速增长。2自动安平水准仪的原理2.1自定安平水准仪的定义自动安平水准仪automatic level是指在一定的竖轴倾斜范围内，利用补偿器自动获取视线水平时水准标尺读数的水准仪。2.2自定安平水准仪的原理

11、是用自动安平补偿器代替管状水准器，在仪器微倾时补偿器受重力作用而相对于望远镜筒移动，使视线水平时标尺上的正确读数通过补偿器后仍旧落在水平十字丝上。自动安平的补偿可通过悬吊卜字丝，在物镜至十字丝的光路中安置一个补偿器，和在常规水准仪的物镜前安装单独的补偿附件等3个途径实现。用此类水准仪观测时，当圆水准器气泡居中仪器放平之后，不需再经手工调整即可读得视线水平时的读数。它可简化操作手续，提高作业速度，以减少外界条件变化所引起的观测误差。2.3自动安平水准仪的结构及与精密水准仪结构的差异2.3.1自动安平水准仪的结构望远镜和水准管连成整体，在其物镜一端有一钢片与支架相连，在其目镜一端有顶杆，转动微倾螺

12、旋可使顶杆升降，使望远镜和水准管相对于支架作倾斜活动，导致水准管气泡居中、望远镜视线水平。由于微倾螺旋调节升降有限，所以应使支架大致水平、水准仪的旋转轴铅垂，因此支架上装有圆水准器，转动三个基座上的脚螺旋，使圆水准器气泡居中，就可到达这一目的。旋转目镜调焦螺旋，可以使望远镜中十字丝的像清晰。旋转物镜调焦螺旋，可以使瞄准的目标(水准尺)清晰。旋松制动螺旋，可使望远镜在水平方向任意转动；制紧制动螺旋，可旋转微动螺旋在水平方向作微小转动，便于瞄准目标。测量望远镜不同于一般的望远镜在于它有瞄准与读数的功能，它由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划玻璃板等组成。物镜的光心与十字丝的交点的连线称为视准轴。测量

13、望远镜能够进行正确的瞄准与读数的重要条件是：目标必须成像于十字丝平直上。由于目标有远近，所以要用物镜调焦螺旋的旋转来前后移动调焦透镜(物镜调焦)来到达这一目的。其具体操作和检验方法是：首先转动目镜调焦螺旋使十字丝像最清晰，然后转动物镜调焦螺旋使目标像最清晰。检验的方法是：十字丝和目标像都很清晰，并且把眼睛微微上、下或左、右移动时，没有发现十字丝和目标像有相对移动；如果发现两者有相对移动，那么称为有“视差，此时应重复以上操作，使视差消除为止2.3.2精密水准仪的结构特点高灵敏度的管水准器管水准器的作用：建立精确的水平视线。水准器格值： 5102mm；气泡灵敏度越高，越难居中，因此必需要有微倾螺旋

14、水准测量前、后视测量通过微倾螺旋精平，会改变视准轴高度，带来误差。高精度的测微装置高质量望远镜。孔径：大于50mm；放大倍率大于40倍；十字丝设计为楔形。巩固稳定的仪器结构，视准轴与水准轴关系稳定，高性能的补偿装置，具有精准的补偿量。2.4自动安平水准仪的操作步骤2.4.1. 安置安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。首先翻开脚并使高度适中，用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固，然后翻开器用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上2.4.2粗平粗平是使仪器的视线粗略水平，利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。具体方法用仪器练习。在整平过程中，气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致

15、。2.4.3瞄准瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。首先是把望远镜对向远处明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰。再松开固定螺旋，旋转望远镜，使照门和准星的连接对准水准尺，拧紧固定螺旋。最后转动物镜对光螺旋，使水准尺的清晰地落在十字丝平面上，再转动微动螺旋，使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。2.4.4精平精平是使望远镜的视线精确水平。微倾水准仪，在水准管上部装有一组棱镜，可将水准管气泡两端，折射到镜管旁的符合水准观察窗内，假设气泡居中时，气泡两端的象将符合成一抛物线型，如图9-1a所示，说明视线水平。假设气泡两端的象不相符合，如图9-11b所示，说明视线不水平。这时可用右手转动微倾螺旋使气泡两端

16、的象完全符合，仪器便可提供一条水平视线，以满足水准测量根本原理的要求。注意？气泡左半部份的移动方向，总与右手大拇指的方向不一致。 2.4.5读数用十字丝，截读水准尺上的读数。现在的水准仪多是倒象望远镜，读数时应由上而下进行。先估读毫米级读数，后报出全部读数。 注意，水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行，不能颠倒，特别是读数前的符合水泡调整，一定要在读数前进行。2.5自动安平水准仪的检查校正方法2.5.1外观检查仪器外表漆层应均匀无脱皮，电镀细密无伤痕，零件接合应齐整，密封性能应良好。正常条件观测时，望远镜视场中亮度均匀，像质良好，分划板注记清晰。 光学零件外表应清洁，均无油迹、霉斑和有损成像质量

17、的显着气泡、灰尘、擦痕等缺陷；胶合件不应脱胶；镀膜层不应损伤。仪器的转动机构及微动机构应运转灵活、平稳、舒适，无明显跳动、阻滞及回程现象。观察点状目标时，旋转微倾或微动手轮，其移动轨迹应为直线。 制动机构及校正螺钉均应有效地发生作用，不应有松动现象；各校正和改正机构应留有调整余量。 自动安平水准仪的阻尼机构应能正常地工作。 水准泡安装应牢固，微倾手轮运转时，气泡移动应均匀灵敏，不应有目视可见的跳动或阻滞现象。 望远镜目镜调节时，视场内的十字线交点不应有明显地晃动现象。仪器与三脚架的联结应牢固，在照准部转动时，基座不应有晃动现象。光学性能检查。望远镜视场是否明亮、清晰、均匀，调焦性能是否正确等。

18、补偿性能检查。对于自动安平水准仪应检查其补偿性是否正确等设备件数清点。仪器部件及附件和备用零件是否齐全2.5.2望远镜分划板横丝垂直于竖轴的检查校正精确调平仪器，在距仪器2050m处与仪器等高的地方选取一个明显而较细的目标点，将十字丝中心压在目标点上，转动水平方向微动螺旋，使目标点慢慢移动到横丝的一端，看是否还压在横丝上；如果是，说明横丝垂直于竖轴，否那么就要进行校正。用钟表起子旋松靠望远镜目镜一端的三个制头螺丝的任意两个，旋转松动局部，调整目标点到偏离横丝一端偏移量的一半。重复上述方法几次，使目标点在横丝作水平方向移动时一直都压在横丝上为止，然后旋紧这两个制头螺丝。这样望远镜分划板横丝就垂直

19、于竖轴了。国家计量检定规程规定：望远镜分划板横丝与竖轴的垂直度误差，DS1水准仪1，DS3水准仪32.5.3 i角误差的检校选取较平坦的地形竖立相距50100m的A、B两根水准尺有条件的地方最好选取100m，用钢尺或皮尺在A、B两点水平连线上量取中点，将仪器架平于中点并精确调平。用中丝分别读取A、B两水准尺读数a和b得两点高差hab或hba，再将仪器移置于A、B连线的延长线上距A或B35m处，架平仪器并精确调平，设A尺为近尺，B尺为远尺，用中丝分别读取A、B两尺读数a和b得高差h=ab或h=ba。如果h=，改正数：999.961000mm-0.04mm某段路线往测高差h20.34442m，那么

20、改正数为：-0.04mm20.34442-0.81mm3一对水准标尺零点误差影响一对水准标尺的误差一般不等，因而对观测值必然产生影响。尽管两水准尺的零点误差不等，但在两相邻测站的观测高差之和中抵消了这种误差的影响。因此，在实际水准测量作业中，各侧段的测站数目应安排成偶数，且在相邻测站上使两水准表尺轮流作为前视尺。3.3.2外界因素的影响而产生的误差1大气垂直折光的影响 当视线通过近地面的大气层时，由于近地面大气层的密度分布一般随高度而变化，即近地面大气层的密度存在着梯度。因此，视线通过时就要在垂直方向上因折射贰产生弯曲，并且弯向密度较大的一方。假设果在地势角平坦的地区进行水准测量时，前后视距相

21、等，那么折光影响根本相同，使视线弯曲的程度业根本相同，因此，在观测高差中就可以就可以消除这种误差的影响。但是由于越接近地面的大气层，温度梯度越大，当前后视距离地面的高度不同时，视线所通过大气层的密度业不同，折光影响也就不同，所以，前后视线在垂直面内的弯曲程度也不同。 为了减弱垂直折光对观测高差的影响，应使前后视距相等，并使视线里地面有足够的高度，在坡度较大的水准路线上进行作业时，应适当缩短视距。另外，垂直足够的影响还与一天内的不同时间有关，在日出后半小时左右和日落前半小时左右这两段时间内，由于地外表的吸热和散热，使近地面的大气密度和折光变化迅速而无规律，故不宜进行测量；在中午的一段时间内，由于

22、太阳强烈照射，湿空气对流剧烈，致使目标成像不稳定，也不行进行测量。因为，每一段的往侧和返侧应分别在上午货下午进行，这样在往返侧观测高差的平均值中可以减弱垂直折光的影响。2仪器和水准标尺尺台和尺桩垂直位移的影响 观测一测站高差，当仪器的脚架随时间而逐渐下沉时，由于仪器的下降，视线将有所下降，而是前视根本分划读数偏小。同理，由于仪器下沉，后视辅助分划读数业偏小。 采用“后前前后的观测程序锁测得的观测平均值，可以较好的消除仪器位移误差的影响。 水准尺尺台或尺桩的垂直位移，主要发生在迁站的过程中。由于原来的前视尺转为后视尺而使仪器产生下沉，于是总是后视读数偏大，使各测站的观测高差都偏大，成为系统性的误

23、差影响。 测量进行往返侧，在往返侧高差的平均值中可以有效的到抵偿。3温度变化对i角的影响 精密水准仪的水准管框架是同望远镜筒固连的，为了使水准管轴与视准轴的连系比拟稳定，这些部件采用喑瓦合金钢制造，当温度变化时，仪器有关部件产生不同程度的膨胀和收缩，从而引起i角的变化。 减弱温度变化对i角的影响最有效的方法是减少仪器受辐射热的影响，如观测时打伞，防止日光直接照射仪器，以减小i角的复杂变化。外界温度变化1C，i角将平均变化0.5 ，最大可达2 。设在短时间内 i角变化与时间成比例，那么在相邻测站上，采用如下观测程序：测站I： 后 前测站II： 前 后综合上述，标准规定：精密水准测量应安排成偶数测

24、站，并且观测程序应为： 奇数站 后前前后，偶数站 前后后前3.3.3观测误差 水准测量观测误差，主要有水准器汽泡居中的误差，照准水准标尺上分划的误差和读书误差。 使用微倾螺旋，提高水准汽泡居中精度，同时用楔形丝照准标尺上的分划线可以减小照准误差。3.4主要误差来源及作业措施归纳主要误差来源视准轴误差+水准尺每米长度误差+两水准尺零点误差+温度变化引起的视准轴误差+大气折光影响+仪器脚架升降+转点水准标尺垂直位移+水准标尺不垂直调焦透镜运行误差+作业措施前后视距差小于规定的限值水准尺长度误差对观测影响的改正两相邻水准点间的水准路线上安排成偶数测站相邻测站上两水准标尺轮流作为前视尺相邻测站上采用相

25、反的观测程序观测时打伞减小仪器受热辐射的影响视线离地面有足够高度利用有利观测时段进行往、反观测检校水准标尺上的圆水准器3.5提高精度的作业要求1.测前凉仪器，使仪器与环境温度一致。防止视准轴变化。2.一测站禁止二次调焦。3.前后视距相等，限差：d限=1米；d限=3米。以消除i角误差及垂直折光的影响。4.相邻测站观测程序： 后前前后； 前后后前。消除与时间成比例的误差，如：i角的变化、仪器的垂直位移。5.测段排成偶数站,两根水准尺轮流作为前尺。6.采用往、返测，消除标尺垂直位移的影响。 7.往返测应在不同时段进行。削弱大气垂直折光影响。 8.对于带倾斜补偿器的水准仪，要使圆水准器作用正确并严格居

26、中。 9.水准测量的间歇尽量选在固定点上，否那么应对间歇点进行检验。间歇点限差：1毫米。结论通过对自动安平水准仪原理及精度分析可以的得出，自动安平水准仪automatic level是指在一定的竖轴倾斜范围内，利用补偿器自动获取视线水平时水准标尺读数的水准仪。在作业中，使前后视距差小于规定的限值、两相邻水准点间的水准路线上安排成偶数测站、相邻测站上采用相反的观测程序、观测时打伞减小仪器受热辐射的影、视线离地面有足够高度、利用有利观测时段、进行往反观测可以有效地减弱测量中的误差，提高测量精度。 参考文献1?控制测量技术?，林玉祥主编，中国电力出版社，2007年2?控制测量学?，杨华主编，教育科学

27、出版社，2006年致谢三年的学习生活即将结束，回首往事，难以忘怀在这三年的学习和生活中给予我关心和支持的老师和同学们。值此本论文完成之际，首先要感谢我的论文指导师邢宝振老师。从最初的论文选题、论文格式的指导、资料的收集到论文的撰写与论文内容的批注，在整个编排过程中，我得到了很多帮助直到最后整篇论文的完成，邢老师都非常耐心而又严谨地给予审阅，给我提出来大量的珍贵建议与指导。邢老师详细地指出我应该注意的问题，并非常细心地给我指出错误，对本论文的完成给予了很大的帮助。邢老师治学严谨的态度以及诲人不倦的工作作风都给我留下深刻印象，使我深受影响，值得我永远学习。在此，谨向邢老师致以崇高的敬意和衷心的感谢

28、。 同时也深深的感谢母校对我的培养，感谢班主任老师的谆谆教诲，感谢各科目老师传授我知识，感谢同学们给予的帮助。 最后，祝愿母校蒸蒸日上，祝所有老师工作顺利，祝测量08班的全体同学前程似锦！学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要奉献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承当。学位论文作者本人签名： 年 月 日学位论文出版授权书本人及导师完全同意?中国博士学位

29、论文全文数据库出版章程?、?中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程?(以下简称“章程)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊光盘版电子杂志社在?中国博士学位论文全文数据库?、?中国优秀硕士学位论文全文数据库?中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI?中国知识资源总库?，在?中国博硕士学位论文评价数据库?中使用和在互联网上传播，同意按“章程规定享受相关权益。论文密级：公开保密_年_月至_年_月(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)作者签名：_ 导师签名：_年_月_日 _年_月_日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取

30、得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要奉献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承当。作者签名: 二一年九月二十日毕业设计论文使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计论文的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计论文；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览效劳系统，公布设计论文的局部或全部内容，允许他人依法合理使用。保密论文在解密后遵守此规定作者签名: 二一年九月二十日致 谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了根底。本次毕业设计大概持